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  <title>虚拟机类加载机制 | xiezc的小站</title>
  





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          <h1 class="post-title" itemprop="name headline">虚拟机类加载机制</h1>
        

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                2019-04-03
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        <h2 id="1-概述"><a href="#1-概述" class="headerlink" title="1.概述"></a>1.概述</h2><p>Class文件中包含了类定义的各种信息, 这些信息都必须加载到jvm中才会有用的. 虚拟机吧描述类的数据从class文件加载到内存中, 并对数据进行校验, 转换解析和初始化, 最终形成可以被虚拟机直接使用的java类型就是 类加载机制</p>
<blockquote>
<p>上面只是官方的描述, 简单说就是包class文件加载到内存中后可以被程序使用的过程</p>
</blockquote>
<p>java的类加载机制与c++/c 有所不同, c++和c在程序编译成exe后就已经与操作系统绑定了, 将程序的所有可能都遍历保存在exe中了,  而Java程序是在程序启动后动态的加载class文件的. 就是在程序运行期间完成,  这样虽然增加了程序运行的开销,但是大大增加了程序的灵活性.  java你可以动态扩张的语言特性就是依赖于运行期动态加载和动态链接来实现的, </p>
<blockquote>
<p>我觉得java是一个基于静态语言c++/c 和动态语言 javascript 中间的一个语言,  既有静态语言的特性, 又有一定的动态语言的特性</p>
</blockquote>
<h1 id="2-类加载时机"><a href="#2-类加载时机" class="headerlink" title="2. 类加载时机"></a>2. 类加载时机</h1><p>类的生命周期 </p>
<ol>
<li>加载(Loading)</li>
<li>验证(Verification)</li>
<li>准备(Preparation)</li>
<li>解析(Resolution)</li>
<li>初始化(Initialization)</li>
<li>使用(Using)</li>
<li>卸载(Unloading)</li>
</ol>
<p>其中 2, 3, 4三个阶段统称为连接</p>
<p>加载阶段 jvm规范没有规定必须在那个阶段完成</p>
<blockquote>
<p>废话肯定最先完成啊, 都没加载到内存中, 后面的所有阶段不都是空中楼阁吗</p>
</blockquote>
<p>jvm规范规定下面五种情况必须进行类的初始化</p>
<ol>
<li>遇到new getsatatic  putstatic 或者invokestatic这四条字节码指令时</li>
</ol>
<blockquote>
<p>这四条指令的意思 遇到new 可访问设置静态变量, 调用静态方法的时候.  总结就是要用到类中的静态方法的时候</p>
<p>静态常量不同, 静态常量在编译器就方法方法区的静态常量池了.  在编译常java的时候就进行了常量的替换, 所以没有基本类型的final常量, 都替换了</p>
</blockquote>
<ol start="2">
<li>使用反射的方法对类进行操作的时候</li>
</ol>
<blockquote>
<p>反射就是根据加载到class中的<strong>类对象</strong>来操作的, 必须要初始化类.   </p>
</blockquote>
<ol start="3">
<li>main方法(主方法)所在的类必须要初始化, </li>
<li>反射的时候获得的方法是静态方法, 则方法对应的类, </li>
</ol>
<blockquote>
<p>感觉这个与第一条一样, ????? 不懂有什么区别</p>
</blockquote>
<h1 id="3类的加载过程"><a href="#3类的加载过程" class="headerlink" title="3类的加载过程"></a>3类的加载过程</h1><p>##3.1加载</p>
<p>类的加载不仅仅是从class文件中加载, 可以从流中加载, 可以从内存中加载, 非常灵活.  </p>
<p>程序员可以定义自己的类加载器来控制类的加载过程, 这个特性有很大的用处</p>
<p><strong>数组类加载有所不同</strong></p>
<p>数组类本身不通过类加载器创建,  直接通过虚拟机创建.,   </p>
<ul>
<li><p>如果数组中的成员是引用类型, 则需要先正常加载成员, 在有虚拟机加载数组类</p>
<blockquote>
<p>这里的理解肯定有问题, 但是我不知道正确的理解是什么. 姑且放在这里</p>
</blockquote>
</li>
<li><p>如果是数组成员是基本类型, jvm就会把数组标记成与引导类加载器关联</p>
</li>
<li><p>数组类的可见性与他的成员保持一致, 成员是基本类型, 则数组类的可见性就是public</p>
</li>
</ul>
<p>加载完成后jvm就把加载的字节存放在方法区中, 然后再在内存中示例化一个java.lang.Class类的对象(并没规定在堆中)</p>
<blockquote>
<p>方法区已经移动的元数据空间了</p>
</blockquote>
<p>HotSpot中Class对象比较特殊, 是保存在方法区的</p>
<h2 id="3-2验证"><a href="#3-2验证" class="headerlink" title="3.2验证"></a>3.2验证</h2><p>验证是连接阶段的第一步, 这一步也非常重要, 这不会检查Class文件中的字节是否符合虚拟机的规范, 并且不会危害虚拟机. </p>
<blockquote>
<p>浅见: 危害虚拟机是指会确保jdk中的类要优于用户的同名类加载, 不会让用户的类替换虚拟机的类</p>
</blockquote>
<p>Class文件不一定是有javac编译而来, 只要符合规范, 无论怎么来的class字节码文件, 虚拟机都认, 所以这一步的验证就显得尤为重要了</p>
<p>验证主要分为四个阶段</p>
<ol>
<li><p>文件格式的验证  :   是否争取的魔数开头,  主次版本号是否对等</p>
</li>
<li><p>元数据验证</p>
<p>主要对字节码数据进行语义分析,  比如 每个类是否都有父类, 是否继承了被final修饰的类.  继承接口的方法是否没实现等等 一些违反java的语法的错误.  这个阶段可以发现还多的代码错误, 但是现在的编译器(idea) 很轻易就可以检查出来这些错误</p>
</li>
<li><p>字节码验证,  主要对控制流和方法体进行校验, 就是检查方法中是否有错误, 比如: </p>
<ol>
<li>方法中定义了int类型, 时候的时候却是long</li>
<li>检验跳转不会跳到方法体以外</li>
<li>保证方法中的类型转换有效</li>
</ol>
</li>
<li><p>符号引用的校验: 发生在虚拟机将符号引用转换成直接引用的时候, 这个验证在解析阶段完成</p>
<ol>
<li>引用的类是否存在, </li>
<li>调用的引用类方法或者字段是存在</li>
<li>调用的引用类的方法或者字段的访问性(public, prviate等)是否符合要求</li>
</ol>
</li>
</ol>
<h2 id="3-3准备"><a href="#3-3准备" class="headerlink" title="3.3准备"></a>3.3准备</h2><p>   为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段.  都是分配在方法区的. 这阶段分配的内存是静态内存. </p>
<p>   这个阶段的”初始值” 是零值. 并不是代码定义的初始值</p>
<h2 id="3-4解析"><a href="#3-4解析" class="headerlink" title="3.4解析"></a>3.4解析</h2><p>   解析阶段就是将常量池中的符号引用替换成直接引用的过程. </p>
<p>   符号引用指向的对象可以还没有在内存中分配空间, 但是直接引用指向的对象必须是内存中的地址</p>
<p>   ##类加载器</p>
<p>   类加载器是java的一大创新,  是java能流行的一大重要特性. 这些特性用在 类层次划分,  OSGI, 热部署, 代码加密等领域大放异彩</p>
<p>   <strong>双亲委派模型</strong></p>
<p>   虚拟机中只存在两种类加载器 一种是 C++ 实现的启动类加载器Bootstrap ClassLoader, 另一种是 其他的所有java实现的类加载器</p>
<p>   从开发人员的角度来说 可以分成三种类加载器</p>
<ul>
<li><p>Bootstrap Classloader 启动类加载器, 主要加载<javahome>/lib路径下的类.  </javahome></p>
<blockquote>
<p>就是加载jdk中最重要最基本的类. 这个加载器加载的类都有名单的, 即使将其他类放入加载路径中也无用</p>
</blockquote>
</li>
<li><p>Extension Classloader 扩展类加载器 主要加载<javahome>/lib/ext路径下的类</javahome></p>
<blockquote>
<p>加载jdk中不是最重要,但是也是很重要的类</p>
</blockquote>
</li>
<li><p>Application Classloader 应用类加载器. 加载classpath路径下的类,  默认的用户类加载器</p>
<p>双亲委派模型可以保证jdk中的类不会被篡改. </p>
<p><strong>破坏双亲委派模型</strong></p>
<p>jdk1.2后才有双亲委派模型的, 为了兼容之前的代码,  java.lang.Classloader增加了一个protected findClass()方法. 1.2 之后不再提倡覆盖loadClass方法了,  改为复写findClass方法,  当loadClass方法中如果父类加载失败就会调用findClass方法来完成加载. 这样保证写出来的代码符合双亲委派模型</p>
</li>
</ul>
<p>   双亲委派模型可以很好的保证程序的基础类型的不被破坏.  基础类总是作为用户类的api被调用,但是世事无绝对, 有时候就是需要基础类调用用户类.   JDNI的代码类就是启动类加载器来加载. 但是JDNI的接口实现都是独立厂商实现的, 但是启动类不可能认识这些在classpath路径下的用户类代码.  为了解决这个问题java引入了线程上下文类加载器. 一个线程如果没有设置类加载器, 在线程的类加载器就是父类的类加载器,  而程序的主线程都是在main方法中启动的,main方法对应的类的类加载器是 Application Classloader.  则JDNI的代码实际上是由Application Classloader 加载的, 虽然JDNI的调用代码在 jdk的基础类中. </p>
<p>   由于用户对于热部署的强烈渴望, OSGI中的类加载器就没有遵循</p>
<blockquote>
<p>java9以上就实现了模块化了</p>
</blockquote>

      
    </div>
    
    
    

    

    

    

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              <p class="site-description motion-element" itemprop="description">主要一些技术文章, 有些文章是转载的</p>
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                <a href="/archives/">
              
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                  <span class="site-state-item-name">日志</span>
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              <div class="post-toc-content"><ol class="nav"><li class="nav-item nav-level-2"><a class="nav-link" href="#1-概述"><span class="nav-number">1.</span> <span class="nav-text">1.概述</span></a></li></ol><li class="nav-item nav-level-1"><a class="nav-link" href="#2-类加载时机"><span class="nav-number"></span> <span class="nav-text">2. 类加载时机</span></a></li><li class="nav-item nav-level-1"><a class="nav-link" href="#3类的加载过程"><span class="nav-number"></span> <span class="nav-text">3类的加载过程</span></a><ol class="nav-child"><li class="nav-item nav-level-2"><a class="nav-link" href="#3-2验证"><span class="nav-number">1.</span> <span class="nav-text">3.2验证</span></a></li><li class="nav-item nav-level-2"><a class="nav-link" href="#3-3准备"><span class="nav-number">2.</span> <span class="nav-text">3.3准备</span></a></li><li class="nav-item nav-level-2"><a class="nav-link" href="#3-4解析"><span class="nav-number">3.</span> <span class="nav-text">3.4解析</span></a></li></ol></li></div>
            

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        <div class="copyright">&copy; <span itemprop="copyrightYear">2019</span>
  <span class="with-love">
    <i class="fa fa-user"></i>
  </span>
  <span class="author" itemprop="copyrightHolder">xiezc</span>

  
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  if (Object.prototype.toString.call(window.Promise) !== '[object Function]') {
    window.Promise = null;
  }
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  <script>
    function showTime(Counter) {
      var query = new AV.Query(Counter);
      var entries = [];
      var $visitors = $(".leancloud_visitors");

      $visitors.each(function () {
        entries.push( $(this).attr("id").trim() );
      });

      query.containedIn('url', entries);
      query.find()
        .done(function (results) {
          var COUNT_CONTAINER_REF = '.leancloud-visitors-count';

          if (results.length === 0) {
            $visitors.find(COUNT_CONTAINER_REF).text(0);
            return;
          }

          for (var i = 0; i < results.length; i++) {
            var item = results[i];
            var url = item.get('url');
            var time = item.get('time');
            var element = document.getElementById(url);

            $(element).find(COUNT_CONTAINER_REF).text(time);
          }
          for(var i = 0; i < entries.length; i++) {
            var url = entries[i];
            var element = document.getElementById(url);
            var countSpan = $(element).find(COUNT_CONTAINER_REF);
            if( countSpan.text() == '') {
              countSpan.text(0);
            }
          }
        })
        .fail(function (object, error) {
          console.log("Error: " + error.code + " " + error.message);
        });
    }

    function addCount(Counter) {
      var $visitors = $(".leancloud_visitors");
      var url = $visitors.attr('id').trim();
      var title = $visitors.attr('data-flag-title').trim();
      var query = new AV.Query(Counter);

      query.equalTo("url", url);
      query.find({
        success: function(results) {
          if (results.length > 0) {
            var counter = results[0];
            counter.fetchWhenSave(true);
            counter.increment("time");
            counter.save(null, {
              success: function(counter) {
                var $element = $(document.getElementById(url));
                $element.find('.leancloud-visitors-count').text(counter.get('time'));
              },
              error: function(counter, error) {
                console.log('Failed to save Visitor num, with error message: ' + error.message);
              }
            });
          } else {
            var newcounter = new Counter();
            /* Set ACL */
            var acl = new AV.ACL();
            acl.setPublicReadAccess(true);
            acl.setPublicWriteAccess(true);
            newcounter.setACL(acl);
            /* End Set ACL */
            newcounter.set("title", title);
            newcounter.set("url", url);
            newcounter.set("time", 1);
            newcounter.save(null, {
              success: function(newcounter) {
                var $element = $(document.getElementById(url));
                $element.find('.leancloud-visitors-count').text(newcounter.get('time'));
              },
              error: function(newcounter, error) {
                console.log('Failed to create');
              }
            });
          }
        },
        error: function(error) {
          console.log('Error:' + error.code + " " + error.message);
        }
      });
    }

    $(function() {
      var Counter = AV.Object.extend("Counter");
      if ($('.leancloud_visitors').length == 1) {
        addCount(Counter);
      } else if ($('.post-title-link').length > 1) {
        showTime(Counter);
      }
    });
  </script>



  

  
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(function(){
    var bp = document.createElement('script');
    var curProtocol = window.location.protocol.split(':')[0];
    if (curProtocol === 'https') {
        bp.src = 'https://zz.bdstatic.com/linksubmit/push.js';        
    }
    else {
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    var s = document.getElementsByTagName("script")[0];
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})();
</script>


  
  

  

  

  

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</html>
